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1、20132014学年度第二学期期末复习热工学原理第一章：基本概念、名词解释1、热力系统（P910）（1 ）闭口系统（控制质量系统）（2 ）开口系统（控制容积系统）:与外界无物质交换的系统。:与外界有物质交换的系统。（3）绝热系统：与外界无热量交换的系统。（4）孤立系统：与外界既无能量（功、热）交换又无物质交换的系统。2、状态参数（P1012）（1 ）状态参数：用于描述工质所处状态的宏观物理量。（2） 压力：单位面积上所受到的垂直作用力（即压强），p F。A（3）温度：宏观上，温度是用来标志物体冷热程度的物理量；微观上，气体的温度是组成气体的大量分子平均移动动能的量度。t=T- 273.15K。
2、（4） 比体积：单位质量的工质所占有的体积，v V，单位：m3/kg。m（5） 密度：单位体积工质的质量，m , v 1，单位：kg/m3。V3、热力过程（P13）系统由一个状态到达另一个状态的变化过程称为热力过程，简称过程。4、可逆过程（P14）外界也随之回复如果系统完成了某一过程之后，再沿着原路径逆行而回到原来的状态,到原来的状态而不留下任何变化，则这一过程称为可逆过程。二、问答题1、 （ 1 - 2）表压力或真空度能否作为状态参数进行热力计算？若工质的压力不变，问测量其 压力的压力表或真空计的读数是否可能变化？答：不能，因为表压力或真空度只是一个相对压力。若工质的压力不变，测量其压力的压
3、力 表或真空计的读数可能变化，因为测量所处的环境压力可能发生变化。2、（ 1-3）当真空表指示数值愈大时，表明被测对象的实际压力愈大还是愈小？ 答：真空表指示数值愈大时，表明被测对象的实际压力愈小。3、（ 1-4）准平衡过程与可逆过程有何区别？答：无耗散的准平衡过程才是可逆过程，所以可逆过程一定是准平衡过程，而准平衡过程不一定是可逆过程。第二章：热力学第一定律一、名词解释热力学第一定律的实质（P21（1 ）热力学第一定律的实质就是热力过程中的能量守恒和转换定律。（2 ）热力学第一定律的表述 在热能与其他形式能的互相转换过程中，能的总量始终不变。 不花费能量就可以产生功的第一类永动机是不可能造成
4、功的。二、计算题（2 - 8）空气在某压气机中被压缩，压缩前空气的参数为P1=0.1MPa , v1=0.845m3/kg ；压缩后为P2=0.8MPa , V2=0.175m3/kg。若在压缩过程中每千克空气的热力学能增加为146.5J,同时向外界放热50kJ，压气机每分钟生产压缩气体 10kg。试求：（1）压缩过程中对每千克空气所作的压缩功；（2）生产1kg压缩空气所需的轴功；（3）带动此压气机所需功率至少为多少（ kW ）？196.5kJ / kg。则有轴功等于技术功。u 50 146.5 kJ/kg忽略气体进出口宏观动能和势能的变化，146.5 （0.8 0.175 0.1 0.845
5、） 103kJ/kg252 10 kW 42kW。60第三章：理想气体的性质与热力过程ws(3)q Ah50pWs 1060252kJ / kg。一、名词解释1、 理想气体状态方程式（P33）RpVmRgTm T nRT , R=8.314J/（mol K）。g M2、热容（P3537）（1）(2)热容：QdT比热容：单位质量物质的热容量称为该物质的比热容（质量热容）物体温度升高Q。dt1K （或1C）所需要的热量称为该物体的热容量，简称热容。，单位为 J/(kg K)或 kJ/（kg K）, c 。dT dt（3）比定容热容C/ -qv 。比定容热容是在体积不变的情况下比热力学能对温度dT
6、T v的偏导数，其数值等于在体积不变的情况下物质温度变化1K时比热力学能的变化量。(4)比定压热容cp 9 丄。比定容热容是在压力不变的情况下比晗对温度的偏p dT T p其数值等于在压力不变的情况下物质温度变化迈耶公式：导数，（5）尔定容热容）CpGyRg ， Cp,mCV,m1K时比晗的变化量。（Cp,mCV,m分别为摩尔定压热容、摩（6 ）比热容比cpccpCV(P45)1 Rg， cvRg。3、混合气体的成分（1）质量分数：如果混合气体由k种组元气体组成，其中第总质量m的比值称为该组元的质量分数，wi 匹，m（2）摩尔分数：如果混合气体由k种组元气体组成，其中第n气体的物质的量n的比值
7、称为该组元的摩尔分数，xi 土n（3）体积分数：如果混合气体由 k种组元气体组成，其中第Vii V，体总体积V的比值称为该组元的体积分数,i种组元的质量mi与混合气体km，Wii 1i种组元的物质的量 口与混合kknni， x 1。i 1i 1i种组元的分体积Vi与混合气k1。Vi，i 1i 1。i 14、理想气体的基本热力过程（1）（2）（3）（4）定容过程 定压过程 定温过程 绝热过程为定熵过程。P5061）气体比体积保持不变的过程称为定容过程。气体压力保持不变的过程称为定压过程。气体温度保持不变的过程称为定温过程。气体与外界没有热量交换的状态变化过程称为绝热过程。可逆绝热过程称各种热力过
8、程的计算公式过程过程方程式初、终状态 参数间的关系交换的功量交换的热量q/(J/kg)w/(J/kg)wt/(J/kg)定容v=定数T2p2v2vi ；TiPi0v P2PiCV T2Ti定压p=定数T2v2p2pi ；TiViP v2 M 或 & T2 Ti0Cp T2Ti定温pv=定数丁丁P2ViPiV2.V2PiM In viww定熵pvK=定数P2viPiv2iT2viTiviT2P2TipiPiWP2v2iRg或Ti T2iw0、问答题1、( 3 - 1)理想气体的Cp和C之差及Cp和Cv之比是否在任何温度下都等于一个常数?答：理想气体的Cp和Cv之差在任何温度下都等于一个常数，而C
9、p和cv之比不是。2、( 3-2)如果比热容是温度t的单调增函数，当t2 ti时，平均比热容C|0、C|02、C|t： 中哪一个最大？哪一个最小？答:由c|0、c|02、c|；2的定义可知：cticdt0c(t )，其中 0ti ；t20t2cdt0t2c(t )，其中 0t2 ； c：2i因为比热容是温度t的单调增函数，所以可知tit2cdtjit2 tic|；2c|0 ,C(t )，其中 ti又因为t2ctit20t2t2又因为(tit20ti0tictitit2ticd tI 0(Ct：C：)t212ti(Cti C0)ti0 c： c；,故可知c |t2最大。t2)tiCti0tit2
10、tit2 0 Cdttit 2t2(t2 ti)tiCti(tit2tit2(t2ti )ti (Ctit2)0 cdttit20，所以c |0j最小。t2ti ti cdt3、( 3 -3)如果某种工质的状态方程式遵循pv RgT，这种物质的比热容一定是常数吗？这种物质的比热容仅是温度的函数吗？答：不一定，比如理想气体遵循此方程，但是比热容不是常数，是温度的单值函数。这种物 质的比热容不一定仅是温度的函数。由比热容的定义，并考虑到工质的物态方程可得到：dqd(uw) du d w d u dv d ucpR,，由此可以看出，如果dT dTdT dT dT dT dT 勺工质的能不仅仅是温度的
11、函数时，则此工质的比热容也就不仅仅是温度的函数了。4、( 3 -4)在u V图上画出定比热容理想气体的可逆定容加热过程、可逆定压加热过程、 可逆定温加热过程和可逆绝热膨胀过程。答：图中曲线1为可逆定容加热过程；2为可逆定压加热过程；3为可逆定温加热过程；4 为可逆绝热膨胀过程。因为可逆定容加热过程容积 v不变，过程中系统能增加，所以为曲线理想气体的可逆定压加热过程TCpCpduP P dv P1vRdvGdvu &v c2,C1和C2为常数，且考虑到v0时，u0,所以 C20； ucw ,所以此过程为过原点的射线2,且向上。理想气体的可逆定温加热过程有：uqw 0 q w0 ,气体对外做功,1
12、,从下向上。所以为曲线3，从左到右。理想气体的可逆绝热膨胀过程有:dupdvCkdvvC1k ivki $(ci、有：体积增加,C2为常数)所以为图中的双曲线 4,且方向朝右(膨胀过程)。三、计算题1、( 3- 2)体积为0.027m3的刚性储气筒，装有压力为 7X 105Pa、温度为20C的空气。筒 上装有一排气阀，压力达到 8.75 X 105Pa时就开启，压力将为 8.4 X 105Pa时才关闭。若由于 外界加热的原因，造成阀门开启。问：(1)当阀门开启时，筒温度为多少？(2) 因加热而失掉多少空气？设筒空气温度在排气过程中保持不变。解：设气体的初态参数为V、和m，阀门开启时气体的参数为
13、p2、V2、T2和m2，阀门重新关闭时气体的参数为p3、V3、T3和m3，考虑到刚性容器有:(1)当阀门开启时，贮气筒压力达到8.75X 105Pa,所以此时筒温度和气体质量分别为：Vi v2 v3，且 g m2。T2T1E 20P1m2RgT18.75 105273.15厂 K7 1057 105 0.027 kg 287 20 273.15366.44K ,0.225kg。v3(2)阀门重新关闭时，筒气体压力降为8.4 X 105Pa,且筒空气温度在排气过程中保持不变,所以此时筒气体质量为所以，因加热失掉的空气质量为空 空 8.4 105 O.27kg 0.216kg。RgT3RgT2287 366.44Am m2 m30.225 0.216 kg 0.009kg 。2、(3 - 3) 一绝热刚体气缸，被一导热的无摩擦的活塞分成两部分。最初活塞被固定在某一位置，气缸的一侧储有 0.4MPa、30C的理想气体 0.5kg，而另一侧储有 0.12MPa、30C、0.5kg 的同样气体。然后松开活塞任其自由移动，最后两
